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Development of technology for a contactless 3D tomography using ultra-sensitive optically-pumped atomic magnetometers.

Research Project

Project/Area Number 17K01421
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Medical systems
Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology (2018-2019)
Kitasato University (2017)

Principal Investigator

Nebuya Satoru  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 客員研究員 (00276180)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 今井 寛  三重大学, 医学部附属病院, 教授 (00184804)
熊谷 寛  北里大学, 医療衛生学部, 教授 (00211889)
新井 正康  北里大学, 医学部, 教授 (50222724)
小池 朋孝  北里大学, 大学病院, その他 (90523506)
岩下 義明  三重大学, 医学系研究科, リサーチアソシエイト (90525396)
野村 健一  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (00580078)
Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2019: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2018: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Keywords光ポンピング原子磁気センサ / OPAM / 非接触定電流印加 / 高感度磁気センサ / 断層画像 / CIMT / 生体磁気計測 / 電気インピーダンス / 高感度磁気計測 / 光ポンピング
Outline of Final Research Achievements

We have developed an Optically-Pumped Atomic Magnetometer (OPAM) to measure magnetic field induced by current injection with high sensitivity and high frequency for Current Induced Magnetic Tomography (CIMT). OPAM is a sensor that utilizes the optical pumping phenomenon in which the valence spin is polarized when light of a specific wavelength is incident on an alkali metal atom. OPAM has traditionally been studied under precision fixing, vibration isolation and strict magnetic shielding. We developed an OPAM measurement system that modularized the optical system in order to improve the adaptability to the living body. In this study, we report that we applied PLL (Phase-Locked Loop) to an OPAM module and achieved a minimum resolution of 5.281 [pT/rtHz]. Then, single channel CIMT had successfully detected a water tank.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

OPAMの実現によりCIMTが可能となるだけでなく、単一チャンネルの測定ができるだけでも、測定対象物の内部を非接触・非破壊で観測できることを意味する。本研究で開発するCIMTは、ヒトの非接触換気・心拍情報検出、断層画像取得だけに留まらず、非接触で農作物や動物の内部電気特性変化がモニタリングできるため、学術的な知見だけでなく、例えば遠隔医療や、農・畜産業の効率化などの利益が生じると考えられる。

Report

(4 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (25 results)

All 2020 2019 2018 2017

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (24 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 7 results)

  • [Journal Article] New Systems Approach Towards The Realisation of Society 5.02017

    • Author(s)
      横関滉平, 根武谷吾, 氏平政伸, 熊谷 寛
    • Journal Title

      IEEJ Transactions on Electronics, Information and Systems

      Volume: 137 Issue: 8 Pages: 997-1000

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.137.997

    • NAID

      130005876204

    • ISSN
      0385-4221, 1348-8155
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  • [Presentation] SMART IMPEDANCE: シ ー ト ベ ル ト セ ン サ を 中 心 と し た 、 POSH WELLNESS LABORATORY の技術展開2020

    • Author(s)
      根武谷吾
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  • [Presentation] SMART IMPEDANCE: シートベルトセンサを中心とした、 POSH WELLNESS LABORATORY の技術展開2019

    • Author(s)
      根武谷吾
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      福井県工業技術センターe-テキスタイル製品開発研究会
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  • [Presentation] SMART IMPEDANCE: シートベルトセンサを中心とした、POSH WELLNESS LABORATORYの技術展開2019

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      根武谷吾
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      フレキシブルIoT(FIoT)コンソーシアム第2回研究会
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      清 来夢, 藤巻 雅博, 佐藤 弘和, 根武谷 吾,吉田 和弘, 酒井 利奈, 氏平 政伸
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      武田 俊, 熊谷 寛, 根武谷 吾
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      武田 俊, 根武谷 吾, 熊谷 寛
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      Photonics West 2019, SPIE LASE2019
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      S. Takeda, H. Kumagai, E. Ogawa, and M. Hattori
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      Photonics West 2019, SPIE BiOS2019
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      武田 俊、熊谷 寛、根武谷 吾、中武 光
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      レーザー学会学術講演会第39回年次大会
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  • [Presentation] 光源一体型の超高感度生体磁気計測モジュールの開発2018

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      武田 俊、熊谷 寛、根武谷吾、中武 光
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      電気学会 光・量子デバイス研究会
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      小菅智裕、板倉直明、熊谷 寛、根武谷吾
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      電気学会 光・量子デバイス研究会
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  • [Presentation] Electrical Impedance Tomography (EIT) の有用性2018

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  • [Presentation] Wearable sensor technologies for daily health care monitoring2017

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      Nebuya S
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      the 24th International Display Workshops
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  • [Presentation] Feasible monitoring methods for lung and circulatory functions using wearable sensors2017

    • Author(s)
      Nebuya S
    • Organizer
      2017 International Conference on Electronics Packaging
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Electrical Impedance Tomography (EIT) - EITの概要とその有用性 -2017

    • Author(s)
      根武谷吾
    • Organizer
      第9回呼吸機能イメージング研究会学術集会
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    • Invited
  • [Presentation] モジュール型光ポンピング原子磁気センサの開発2017

    • Author(s)
      武田俊, 熊谷寛, 中武 光
    • Organizer
      電気学会, 光・量子デバイス研究会, 医療工学応用一般(QIE-3)
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  • [Presentation] 高感度原子磁気センサの高周波特性2017

    • Author(s)
      中武 光, 武田俊, 熊谷寛, 根武谷吾
    • Organizer
      電気学会, 光・量子デバイス研究会, 医療工学応用一般(QIE-3)
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  • [Presentation] ヒト骨格筋3次元有限要素モデル(FEM)構築と周波数特性評価の試み2017

    • Author(s)
      小池朋孝, 根武谷吾, 熊谷寛
    • Organizer
      電気学会, 光・量子デバイス研究会, 医療工学応用一般(QIE-3)
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  • [Presentation] 電気インピーダンスCTを用いた脈波伝搬速度測定法の検討2017

    • Author(s)
      玉利勇賢, 根武谷吾, 熊谷寛
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      電気学会, 光・量子デバイス研究会, 医療工学応用一般(QIE-3)
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  • [Presentation] 電気インピーダンス法による細胞の凍結解凍後の生死判別に関する基礎的検討2017

    • Author(s)
      横関滉平, 須藤康子, 根武谷吾, 氏平政伸, 熊谷寛
    • Organizer
      電気学会, 光・量子デバイス研究会, 医療工学応用一般(QIE-3)
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  • [Presentation] 電気インピーダンス法を用いた細胞の生死判別2017

    • Author(s)
      横関滉平,須藤康子,根武谷吾,氏平政伸,熊谷寛
    • Organizer
      日本機械学会 第30回バイオエンジニアリング講演会
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      2017 Research-status Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2021-02-19  

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